JP2007101527A - Apparatus, method, and program for detecting offset of acceleration sensor and navigation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は加速度センサのオフセット検出装置、加速度センサのオフセット検出方法及び加速度センサのオフセット検出プログラム並びにナビゲーション装置に関し、例えば車両に搭載されるナビゲーション装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to an acceleration sensor offset detection device, an acceleration sensor offset detection method, an acceleration sensor offset detection program, and a navigation device, and is suitable for application to, for example, a navigation device mounted on a vehicle.
従来、ナビゲーション装置においては、移動する車両等に搭載され、GPS(Global Positioning System)衛星から送信されるGPS信号を基に現在位置を算出し、地図画面上に当該車両の位置や進行方向を示すようになされたものが広く普及している。 Conventionally, in a navigation device, a current position is calculated based on a GPS signal mounted on a moving vehicle or the like and transmitted from a GPS (Global Positioning System) satellite, and the position and traveling direction of the vehicle are indicated on a map screen. What has been made is widely spread.
このようなナビゲーション装置では、車両の進行方向への加速度を検出する加速度センサや当該車両の水平方向への回転角速度を検出するジャイロセンサ(ヨーレイトセンサ)等を用いて車両の速度及び進行方向を算出することにより、例えばビルの陰やトンネル内等、GPS信号を受信できない場合にも車両の現在位置を推定し得るようになされている。 In such a navigation device, the speed and direction of travel of the vehicle are calculated using an acceleration sensor that detects acceleration in the direction of travel of the vehicle, a gyro sensor (yaw rate sensor) that detects the rotational angular speed of the vehicle in the horizontal direction, and the like. By doing so, the current position of the vehicle can be estimated even when GPS signals cannot be received, such as behind a building or in a tunnel.
しかしながらこの加速度センサは、温度特性により、周囲の温度やナビゲーション装置自体の発熱等の影響により加速度を検出しないときの出力電圧、いわゆるゼロ重力オフセットが変動してしまうという問題があった。 However, this acceleration sensor has a problem in that the output voltage when the acceleration is not detected, that is, the so-called zero gravity offset fluctuates due to the temperature characteristics due to the influence of the ambient temperature, the heat generation of the navigation device itself, and the like.
そこでナビゲーション装置のなかには、車両が傾斜面を走行する際に加速度センサの検出値に重力加速度の進行方向成分が含まれることを利用して高度変化量(高度差)を算出し、地図情報に格納されている高度データ等に基づく既知の高度変化量と比較することにより、ゼロ重力オフセット(加速度誤差)を算出するようになされたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、かかる構成のナビゲーション装置においては、例えば地図情報に高度データが含まれていない場所を車両が走行しているときのように正確な高度変化量が不明である場合、ゼロ重力オフセットを算出できないという問題があった。 However, in such a navigation device, for example, when the exact amount of change in altitude is unknown, such as when the vehicle is traveling in a place where altitude data is not included in the map information, the zero gravity offset cannot be calculated. There was a problem.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、加速度センサのゼロ重力オフセットを高精度に検出できる加速度センサのオフセット検出装置、加速度センサのオフセット検出方法及び加速度センサのオフセット検出プログラム並びに移動体の位置に関する高精度な情報を提示し得るナビゲーション装置を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points. An offset detection device for an acceleration sensor, an offset detection method for an acceleration sensor, an offset detection program for an acceleration sensor, and a moving body can detect the zero gravity offset of the acceleration sensor with high accuracy. It is intended to propose a navigation device capable of presenting highly accurate information regarding the position of each other.
かかる課題を解決するため本発明の加速度センサのオフセット検出装置、加速度センサのオフセット検出方法及び加速度センサのオフセット検出プログラムにおいては、所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を加速度センサにより取得し、加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出し、実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、加速度センサの特性により実検出加速度が検出予定加速度から変動したオフセット変動分を算出するようにした。 In order to solve such a problem, in the offset detection apparatus for the acceleration sensor, the offset detection method for the acceleration sensor, and the offset detection program for the acceleration sensor according to the present invention, the offset variation is added to the acceleration in the traveling direction of the predetermined moving body. The actual detected acceleration corresponding to the result is obtained by the acceleration sensor, the estimated acceleration that the acceleration sensor should originally detect is calculated, and the actual detected acceleration is calculated according to the characteristics of the acceleration sensor based on the difference between the actual detected acceleration and the detected acceleration. The offset variation where the detected acceleration fluctuated from the detected acceleration was calculated.
これにより、実検出加速度と検出予定加速度との差分のみを基にオフセット変動分を算出することができ、当該オフセット変動分を反映させた高精度な加速度を求めることができる。 As a result, the offset fluctuation can be calculated based only on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration, and a highly accurate acceleration reflecting the offset fluctuation can be obtained.
また本発明のナビゲーション装置においては、所定の衛星測位システムからの測位信号を受信して所定の移動体の現在位置を算出する現在位置算出手段と、所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を取得する加速度センサと、加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出手段と、実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、加速度センサの特性により実検出加速度が検出予定加速度から変動したオフセット変動分を算出するオフセット算出手段と、オフセット算出手段により算出されたオフセット変動分を用いて加速度を算出し、当該加速度を用いて算出した移動体の速度を基に移動体の位置に関する情報を提示する情報提示手段とを設けるようにした。 In the navigation apparatus of the present invention, a current position calculation means for receiving a positioning signal from a predetermined satellite positioning system and calculating a current position of the predetermined moving body, and an offset to an acceleration in the traveling direction of the predetermined moving body An acceleration sensor that obtains an actual detection acceleration corresponding to the result of adding the variation, a detection scheduled acceleration calculation means that calculates a detection scheduled acceleration that the acceleration sensor should originally detect correctly, an actual detection acceleration and a detection scheduled acceleration; On the basis of the difference between the offset calculation means for calculating the offset fluctuation amount in which the actual detected acceleration fluctuates from the acceleration to be detected according to the characteristics of the acceleration sensor, and the acceleration is calculated using the offset fluctuation amount calculated by the offset calculation means, Information presenting means for presenting information relating to the position of the moving body based on the speed of the moving body calculated using the acceleration; It was provided.
これにより、実検出加速度と検出予定加速度との差分のみを基にオフセット変動分を算出することができ、当該オフセット変動分を反映させた高精度な加速度を求めて移動体の位置に関する高精度な情報を提示することができる。 As a result, it is possible to calculate the offset fluctuation based only on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration, and obtain a high-accuracy acceleration reflecting the offset fluctuation to obtain a high-accuracy regarding the position of the moving object. Information can be presented.
本発明によれば、実検出加速度と検出予定加速度との差分のみを基にオフセット変動分を算出することができ、当該オフセット変動分を反映させた高精度な実検出加速度を求めることができ、かくして加速度センサのゼロ重力オフセットを高精度に検出できる加速度センサのオフセット検出装置、加速度センサのオフセット検出方法及び加速度センサのオフセット検出プログラムを実現できる。 According to the present invention, it is possible to calculate the offset fluctuation based only on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration, it is possible to obtain a highly accurate actual detected acceleration reflecting the offset fluctuation, Thus, an acceleration sensor offset detection device, an acceleration sensor offset detection method, and an acceleration sensor offset detection program that can detect the zero gravity offset of the acceleration sensor with high accuracy can be realized.
また本発明によれば、実検出加速度と検出予定加速度との差分のみを基にオフセット変動分を算出することができ、当該オフセット変動分を反映させることにより、移動体の位置に関する高精度な情報を提示し得るナビゲーション装置を実現できる。 Further, according to the present invention, it is possible to calculate the offset fluctuation amount based only on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration, and by reflecting the offset fluctuation amount, highly accurate information on the position of the moving object. Can be realized.
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1)第1の実施の形態
(1−1)ナビゲーション装置の構成
図1においてナビゲーション装置1は、移動体としての車両100(図2)に搭載されており、GPS(Global Positioning System)処理部4によってGPS衛星から受信したGPS信号を基に当該車両100の現在位置を算出し、ナビゲーションユニット3により所定の地図データ上に当該車両100の現在位置を示すマーク等を重畳して表示画面データを生成し、これを表示部5へ送出して表示画面を表示することにより、地図上における当該車両100の位置をユーザに視認させるようになされている。
(1) First Embodiment (1-1) Configuration of Navigation Device In FIG. 1, a
GPS処理部4は、GPSアンテナ6を介して複数のGPS衛星(図示せず)からのGPS信号を受信し、当該GPS信号を基に所定の位置算出処理を行うことにより位置信号PSを生成し、これを速度検出ユニット2の演算処理ブロック10及びナビゲーションユニット3へ供給する。
The
速度検出ユニット2は、演算処理ブロック10を中心に構成されており、車両100の進行方向に作用する加速度を検出する加速度センサ11と、周囲の気圧を検出する気圧センサ12と、車両100の垂直方向回りの回転角速度を検出するヨーレイトセンサ13とが当該演算処理ブロック10に接続されている。
The speed detection unit 2 is configured around an arithmetic processing block 10, and includes an
加速度センサ11は、車両100の進行方向に作用する加速度に応じて0[V]から5[V]の範囲で電位が変動する加速度検出信号SAを生成し、これを演算処理ブロック10へ供給する。ちなみに加速度センサ11は、車両100の進行方向に一切の加速度が作用していない場合、加速度検出信号SAの電位が2.5[V]となるようになされている(以下、このときの加速度検出信号SAの電位をゼロ重力オフセット値Vzgoと呼ぶ)。
The
気圧センサ12は、周囲の気圧に応じて電位が所定範囲で変動する気圧検出信号SRを生成し、これを演算処理ブロック10へ供給する。
The
ヨーレイトセンサ13は、車両100における垂直方向回りの(すなわちヨー回転軸まわりの)角速度φを検出し、これを演算処理ブロック10へ供給する。
The
演算処理ブロック10は、ゼロ重力オフセット値Vzgoと同一の変換基準電位Vsc(すなわち2.5[V])を基準として、加速度センサ11から供給される加速度検出信号SAを車両100の進行方向に作用する検出加速度αGに換算し、気圧センサ12から供給される気圧検出信号SRを周囲の気圧を表す気圧値PRに換算した上で、GPS処理部4から供給される位置信号PSと当該検出加速度αGと気圧値PRとを基に当該車両100の速度Vを算出し、これをナビゲーションユニット3へ送出するようになされている。
The arithmetic processing block 10 applies the acceleration detection signal SA supplied from the
演算処理ブロック10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)構成でなり、図示しないROM(Read Only Memory)から速度算出プログラム等の各種アプリケーションプログラムを読み出して実行することにより、所定の測定期間における車両100の移動距離を算出する移動距離算出部13、気圧PRを基に当該測定期間における当該車両100の高度差を算出する(詳しくは後述する)高度差算出部14、車両100が停車中または走行中のいずれであるかを判定する停車判定部15、当該車両100の速度Vを算出する(詳しくは後述する)速度算出部16、及び加速度センサ11から供給される検出加速度αGに含まれているゼロ重力オフセットZGO(詳しくは後述する)を算出するオフセット算出部17といった各処理機能を実現するようになされている。
The arithmetic processing block 10 has a CPU (Central Processing Unit) configuration (not shown), and reads and executes various application programs such as a speed calculation program from a ROM (Read Only Memory) (not shown), thereby executing the vehicle 100 in a predetermined measurement period. Travel
また演算処理ブロック10は、算出した速度Vやゼロ重力オフセットZGO等を不揮発性メモリでなる記憶部18に記憶し、また必要に応じて読み出すようになされている。
The arithmetic processing block 10 stores the calculated speed V, zero gravity offset ZGO, and the like in the
ちなみにナビゲーション装置1は、車両100において生成され当該車両100の速度に応じて周期が変化するパルス状の車速パルス信号を利用しないようになされており、当該ナビゲーション装置1を当該車両100に取り付ける際の配線処理を簡略化し得るようになされている。
Incidentally, the
このようにナビゲーション装置1の速度検出ユニット2は、車両100の速度Vを算出すると共に、加速度センサ11から供給される検出加速度αGに含まれているゼロ重力オフセットZGOを算出するようになされている。
As described above, the speed detection unit 2 of the
(1−2)本発明の基本原理
次に、本発明の基本原理を説明する。ここでは、図2(A)に示すように、車両100が水平面HZに対して勾配角度θをなす斜面SLを走行していると仮定する。この場合、加速度センサ11(図1)により検出された検出加速度αGには、車両100の移動に起因する本来の加速度(以下、これを車両加速度αPと呼ぶ)と、当該車両100に作用する重力加速度gの進行方向成分(以下、これを重力加速度成分gfと呼ぶ)とが加算された値に相当する。すなわち重力加速度成分gfは、検出加速度αGと車両加速度αPとの差分により次式
(1-2) Basic Principle of the Present Invention Next, the basic principle of the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 2A, it is assumed that the vehicle 100 is traveling on a slope SL having a gradient angle θ with respect to the horizontal plane HZ. In this case, the detected acceleration αG detected by the acceleration sensor 11 (FIG. 1) includes an original acceleration resulting from the movement of the vehicle 100 (hereinafter referred to as a vehicle acceleration αP) and a gravity acting on the vehicle 100. This corresponds to a value obtained by adding a traveling direction component of acceleration g (hereinafter referred to as a gravitational acceleration component gf). That is, the gravitational acceleration component gf is expressed by the following equation by the difference between the detected acceleration αG and the vehicle acceleration αP.
のように算出することができる。 It can be calculated as follows.
ナビゲーション装置1の速度検出ユニット2(図1)は、複数時刻における複数の位置信号PSを基に距離及び速度を算出した上で当該車両加速度αPを算出し得るようになされている。
The speed detection unit 2 (FIG. 1) of the
ところで図2(B)及び(C)に示すように、計測開始時点としてのある時刻t0から計測終了時点としての時刻t1までの計測時間mt(例えば1秒間程度)の間に車両100が斜面SLを進行した距離Dmと、当該計測時間mtにおける当該車両100の高度変化量Dhとの比(すなわちsinθ)は、重力加速度成分gfと重力加速度gとの比(すなわちsinθ)に等しい。従って、次式 By the way, as shown in FIGS. 2B and 2C, the vehicle 100 is inclined SL during a measurement time mt (for example, about 1 second) from a certain time t0 as the measurement start time to a time t1 as the measurement end time. The ratio (that is, sin θ) between the distance Dm that travels through the vehicle and the altitude change amount Dh of the vehicle 100 at the measurement time mt is equal to the ratio between the gravitational acceleration component gf and the gravitational acceleration g (that is, sin θ). Therefore, the following formula
の関係が成立する。 The relationship is established.
ところで上述した距離Dmは、距離に関する速度及び加速度を用いた一般的な公式に従い、時刻t0における車両100の速度V0及び車両加速度αPを用いて次式 By the way, the distance Dm described above is expressed by the following formula using the speed V0 of the vehicle 100 and the vehicle acceleration αP at time t0 according to a general formula using the speed and acceleration related to the distance.
のように表すことができる。ここで、(2)式を変形して(1)式及び(3)式を代入すると、次式 It can be expressed as Here, if the equation (2) is modified and the equations (1) and (3) are substituted,
のようになる。 become that way.
(1−2−1)速度の算出
ところでナビゲーション装置1の速度検出ユニット2(図1)は、ビルの陰やトンネル内等のようにGPSアンテナ6によってGPS衛星からのGPS信号を受信できない場合、ナビゲーションユニット3がGPS処理部4からの位置信号PSを基に車両100の現在位置を算出することができないため、車両100の速度V及び水平方向の角速度φを基に当該現在位置を推定し、これに基づいた地図画面を表示部5に表示するようになされている。
(1-2-1) Speed Calculation By the way, the speed detection unit 2 (FIG. 1) of the
しかしながらナビゲーション装置1の速度検出ユニット2(図1)は、GPSアンテナ6においてGPS信号を受信できないため、GPS処理部4から供給される位置信号PSの経時変化を基に速度Vを算出するといった単純な手法を用いることができない。
However, since the speed detection unit 2 (FIG. 1) of the
そこで速度検出ユニット2の速度算出部16は、位置信号PSを用いることなく、時刻t0における速度V0を基に時刻t1における速度V1を算出するようになされている。以下では、その原理について説明する。
Therefore, the
まず、上述した(4)式を車両加速度αPについて整理すると、次式 First, when the above equation (4) is arranged for the vehicle acceleration αP, the following equation:
が得られる。ここで時刻t1における速度V1は、速度Vに関する一般的な物理の公式に従い、次式 Is obtained. Here, the speed V1 at time t1 follows the general physics formula for the speed V and is
の関係が成立する。これは、速度V1が速度V0を基に算出され得ることを表している。ここで、(6)式に(5)式を代入することにより、次式 The relationship is established. This indicates that the speed V1 can be calculated based on the speed V0. Here, by substituting equation (5) into equation (6),
を得ることができる。 Can be obtained.
すなわち速度検出ユニット2は、高度変化量Dhを得ることができれば、検出加速度αG、計測時間mt、時刻t0における速度V0、重力加速度g及び当該高度変化量Dhを用いることにより、時刻t1における速度V1を算出することができる。 That is, if the speed detection unit 2 can obtain the altitude change amount Dh, the speed V1 at the time t1 is obtained by using the detected acceleration αG, the measurement time mt, the speed V0 at the time t0, the gravitational acceleration g, and the altitude change amount Dh. Can be calculated.
この場合、速度検出ユニット2は、直接演算するのは(7)式であるものの、当該(7)式は(6)式に(5)式を代入したものである。従って速度検出ユニット2は、間接的に車両加速度αPを求め、これを用いて時刻t0における速度V0から時刻t1における速度V1を得ることになる。 In this case, the speed detection unit 2 directly calculates the formula (7), but the formula (7) is obtained by substituting the formula (5) into the formula (6). Therefore, the speed detection unit 2 indirectly obtains the vehicle acceleration αP, and uses this to obtain the speed V1 at time t1 from the speed V0 at time t0.
(1−2−2)停車状態の判定
ところで車速検出ユニット2は、(6)式に示したように、時刻t0の(すなわち直前の)速度V0を用いて時刻t1の(すなわち現在の)速度V1を算出するため、速度V0が誤っていると速度V1も誤った値となる。このため車速検出ユニット2は、車両100における最初の速度V、すなわち停車状態における速度Vを「ゼロ」として確実に検出する必要がある。
(1-2-2) Determination of Stopped State As shown in the equation (6), the vehicle speed detection unit 2 uses the speed V0 at time t0 (that is, immediately before) and uses the speed V0 at time t1 (that is, current). Since V1 is calculated, if the speed V0 is incorrect, the speed V1 also becomes an incorrect value. For this reason, the vehicle speed detection unit 2 needs to reliably detect the initial speed V of the vehicle 100, that is, the speed V in a stopped state as “zero”.
ここで一般に車両100が走行している場合、道路の形状や交通状況等に応じて速度Vが絶えず変動することになるため、当該速度Vが継続して一定の値となる可能性は極めて低く、当該速度Vの値はある程度のばらつきを有することになる。これと反対に車両100が停車している場合、速度Vはゼロから変動せず一定の値となり、検出誤差を考慮したとしても、当該速度Vのばらつきが所定範囲内に収まることになる。 In general, when the vehicle 100 is traveling, the speed V constantly fluctuates according to the shape of the road, traffic conditions, and the like, and therefore, the possibility that the speed V continues to be a constant value is extremely low. The value of the speed V has a certain degree of variation. On the contrary, when the vehicle 100 is stopped, the speed V does not fluctuate from zero and becomes a constant value, and even if a detection error is taken into consideration, the variation in the speed V falls within a predetermined range.
そこで車速検出ユニット2は、停車判定部15によって、所定時間範囲(例えば5秒間)における速度Vの分散Vvarを算出し、当該分散Vvarが所定範囲内に収まっていれば車両100が停車していると判定し、このときの速度Vをゼロに補正するようになされている。
Therefore, the vehicle speed detection unit 2 calculates the variance Vvar of the speed V in a predetermined time range (for example, 5 seconds) by the
これにより車速検出ユニット2は、車両100が走行状態又は停車状態のいずれにあるかを正しく判定することができ、停車状態である場合には速度Vをゼロに補正することにより、以降の速度Vを正しく算出することができる。 As a result, the vehicle speed detection unit 2 can correctly determine whether the vehicle 100 is in the running state or the stopped state. If the vehicle 100 is in the stopped state, the vehicle speed detection unit 2 corrects the speed V to zero so that the subsequent speed V Can be calculated correctly.
(1−2−3)高度変化量の算出
次に、速度検出ユニット2(図1)における高度変化量Dhの算出処理について説明する。速度検出ユニット2は、上述した(2)式に示したように、距離Dm、重力加速度成分gf(すなわち検出加速度αG−車両加速度αP)及び重力加速度gを用いることにより高度変化量Dhを算出することができる。
(1-2-3) Calculation of Altitude Change Amount Next, an altitude change amount Dh calculation process in the speed detection unit 2 (FIG. 1) will be described. The speed detection unit 2 calculates the altitude change amount Dh by using the distance Dm, the gravitational acceleration component gf (that is, the detected acceleration αG−the vehicle acceleration αP) and the gravitational acceleration g, as shown in the above-described equation (2). be able to.
ここで速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6においてGPS信号を受信できる場合、移動距離算出部13において計測時間mt内に車両100が移動した距離Dmを算出することができるので、当該距離Dmを基に車両100の速度Vを算出でき、さらにこれを基に車両加速度αPを算出することができる。
Here, when the GPS signal can be received by the
しかしながら速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6によってGPS衛星からのGPS信号を受信できずGPS処理部4において位置情報PSを生成できない場合、距離Dm及び車両加速度αPを算出することができないため、(2)式の関係からは高度変化量Dhを算出することができない。
However, the speed detection unit 2 cannot calculate the distance Dm and the vehicle acceleration αP when the
そこで速度検出ユニット2は、一般に気圧PRと高度hとの間に対応関係があることを利用し、GPS処理部4において位置情報PSを生成できない場合、気圧センサ12から取得した気圧PRを高度hに換算するようになされている。
Therefore, the speed detection unit 2 uses the fact that there is generally a correspondence between the atmospheric pressure PR and the altitude h, and if the
実際上速度検出ユニット2は、一般的な気圧と高度との対応関係を予めテーブル化した気圧高度対応テーブルTBLを記憶部18に記憶しており、時刻t0における気圧PR0及び時刻t1における気圧PR1を基に、当該気圧高度対応テーブルTBLから当該気圧PR0及びPR1に対応した高度h0及びh1をそれぞれ読み出すようになされている。
In practice, the speed detection unit 2 stores a barometric altitude correspondence table TBL in which correspondences between general barometric pressures and altitudes are preliminarily stored in the
続いて速度検出ユニット2は、時刻t0における車両100の高度h0と時刻t1における当該車両100の高度h1との差分である高度変化量Dhを次式 Subsequently, the speed detection unit 2 calculates an altitude change amount Dh, which is a difference between the altitude h0 of the vehicle 100 at time t0 and the altitude h1 of the vehicle 100 at time t1, using the following equation.
に従って算出するようになされている。 According to the calculation.
ここで、高度変化量Dhについては、一般的な道路における勾配の範囲や車両100の走行性能(すなわち単位時間当たりの移動距離)等を考慮すると、実際に取り得る範囲(以下、これを高度変化範囲と呼ぶ)の上限値及び下限値が存在すると考えられる。 Here, with regard to the altitude change amount Dh, the range that can be actually taken (hereinafter referred to as the altitude change) will be taken into consideration in consideration of the gradient range on a general road, the running performance of the vehicle 100 (that is, the travel distance per unit time), and the like. It is considered that there are upper and lower limit values (referred to as ranges).
一方、車両100が実際に道路を走行する場合、例えば当該車両100の窓を開閉した際や、トンネルに入る際、或いは隣接車線とすれ違う際等に、これらの高度変化以外の要因により車室内の気圧が変化してしまう可能性がある(以下、これらの要因を非高度要因と呼ぶ)。 On the other hand, when the vehicle 100 actually travels on the road, for example, when the window of the vehicle 100 is opened or closed, when entering the tunnel, or when passing the adjacent lane, etc. The atmospheric pressure may change (hereinafter, these factors are referred to as non-altitude factors).
このような場合、速度検出ユニット2は、非高度要因の影響を受けた気圧PRを基に誤った高度hを算出することになってしまい、これにより高度変化量Dhも誤った値となってしまう。 In such a case, the speed detection unit 2 will calculate an incorrect altitude h based on the atmospheric pressure PR affected by the non-altitude factor, and the altitude change amount Dh also becomes an incorrect value. End up.
ところで、このような非高度要因の影響を受ける場合、車室内の気圧PRは、高度のみに起因する場合と比較して、急激に変化すると考えられる。すなわち、このときの高度変化量Dhは、高度変化範囲から外れる可能性が高い。 By the way, when under the influence of such a non-altitude factor, it is considered that the atmospheric pressure PR in the passenger compartment changes abruptly as compared with the case where it is caused only by the altitude. That is, the altitude change amount Dh at this time is likely to be out of the altitude change range.
そこで速度検出ユニット2は、(8)式により算出した高度変化量Dhが高度変化範囲を外れる場合には、非高度要因の影響を受けているものと見なし、当該高度変化量Dhを補正するようになされている。 Therefore, when the altitude change amount Dh calculated by the equation (8) is out of the altitude change range, the speed detection unit 2 considers that the altitude change amount Dh is affected, and corrects the altitude change amount Dh. Has been made.
具体的に速度検出ユニット2は、勾配角度θ(図2)の実際に取り得る最大値を最大勾配角度θmax(例えば0.05π[rad]等)として規定し、算出した高度変化量Dh及び直前の速度V0を用いた次式 Specifically, the speed detection unit 2 defines the maximum value of the gradient angle θ (FIG. 2) that can actually be taken as the maximum gradient angle θmax (for example, 0.05π [rad], etc.), and calculates the calculated altitude change amount Dh and immediately before Using the following speed V0
が成立するか否かを判定する。因みに(9)式の右辺は、直前の速度V0にsin(θmax)を乗じることにより、全体として「直前の速度V0から想定し得る最大の高度差」を表している。 Whether or not is satisfied is determined. Incidentally, the right side of the equation (9) represents the “maximum altitude difference that can be assumed from the immediately preceding speed V0” as a whole by multiplying the immediately preceding speed V0 by sin (θmax).
ここで(9)式が成立する場合、速度検出ユニット2は、(8)式により算出した高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けておらず正しい値であるものと見なし、特に補正を行わずに以降の処理を行う。 Here, when the equation (9) is established, the speed detection unit 2 considers that the altitude change amount Dh calculated by the equation (8) is not affected by the non-altitude factor, and is a correct value. The following processing is performed without performing it.
一方、(9)式が成立しない場合、速度検出ユニット2は、(8)式により算出した高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているものと見なし、次式 On the other hand, when the equation (9) is not satisfied, the speed detection unit 2 considers that the altitude change amount Dh calculated by the equation (8) is affected by the non-altitude factor,
に従い補正高度変化量Dhcを算出する。その後、速度検出ユニット2は、この補正高度変化量Dhcを新たな高度変化量Dhとして、以降の処理を行うようになされている。 The corrected altitude change amount Dhc is calculated as follows. Thereafter, the speed detection unit 2 sets the corrected height change amount Dhc as a new height change amount Dh and performs the subsequent processing.
この場合、速度算出ユニット2は、車室内の気圧PRから正しい高度変化量Dhを算出することができないため、次善の策として、取り得る最大の高度変化量Dhとして補正高度変化量Dhcを算出し、これを高度変化量Dhとして用いることになる。 In this case, since the speed calculation unit 2 cannot calculate the correct altitude change amount Dh from the atmospheric pressure PR in the passenger compartment, the corrected altitude change amount Dhc is calculated as the maximum possible altitude change amount Dh as the next best measure. This is used as the altitude change amount Dh.
また気圧は、一般に高度に応じて異なる値となり、同一の高度であっても低気圧や高気圧等といった天候の影響によりゆっくりと変動する。しかしながら、速度検出ユニット2が気圧PR0及びPR1を検出する際の時間差である計測時間mt(約1秒)は、天候の影響により有意な気圧変動が生じる時間よりも十分に短いため、高度hの相対的な差としての高度変化量Dhには天候等による気圧への影響が無いとみなすことができる。 The atmospheric pressure generally varies depending on the altitude, and even at the same altitude, it varies slowly due to the influence of weather such as low and high atmospheric pressure. However, the measurement time mt (about 1 second), which is the time difference when the speed detection unit 2 detects the atmospheric pressures PR0 and PR1, is sufficiently shorter than the time during which significant atmospheric pressure fluctuations occur due to the influence of the weather. It can be considered that the altitude change amount Dh as a relative difference has no influence on the atmospheric pressure due to weather or the like.
従って速度検出ユニット2は、気圧高度対応テーブルTBL及び(8)式により、信頼度が高い高度変化量Dhを得ることができ、このようにして算出した高度変化量Dhを(7)式に適用することができる。 Therefore, the speed detection unit 2 can obtain the highly reliable altitude change amount Dh from the atmospheric pressure altitude correspondence table TBL and the equation (8), and apply the altitude change amount Dh thus calculated to the equation (7). can do.
この場合速度検出ユニット2は、正確な車両加速度αPを算出することができないため、(1)式の関係により検出加速度αGに含まれている進行方向成分gfを直接算出することができないものの、(2)式に示した関係を利用して当該進行方向成分gfを高度変化量Dhによって相殺することができるため、結果的に当該進行方向成分gfに拘わらず(7)式によって高精度に速度Vを算出することができる。 In this case, since the speed detection unit 2 cannot calculate the accurate vehicle acceleration αP, the traveling direction component gf included in the detected acceleration αG cannot be directly calculated by the relationship of the expression (1). Since the traveling direction component gf can be canceled by the altitude change amount Dh using the relationship shown in the expression (2), as a result, the velocity V can be accurately calculated by the expression (7) regardless of the traveling direction component gf. Can be calculated.
(1−2−4)ゼロ重力オフセットの算出
ところで加速度センサ11(図1)は、車両100が水平面HZ(図2)上で停止しているときのように当該車両100の進行方向に加速度が作用していない場合、図3(A)に示すように、当該加速度センサ11から出力する加速度検出信号SAの電位、すなわちゼロ重力オフセット値Vzgoが2.5[V]となる。
(1-2-4) Calculation of Zero Gravity Offset By the way, the acceleration sensor 11 (FIG. 1) is accelerated in the traveling direction of the vehicle 100 as when the vehicle 100 is stopped on the horizontal plane HZ (FIG. 2). When not acting, as shown in FIG. 3A, the potential of the acceleration detection signal SA output from the
しかしながら加速度センサ11は、その特性上、周囲の温度変化等の影響によりゼロ重力オフセット値Vzgoが2.5[V]から2.6[V]や2.7[V]等に変動してしまうことがある(図中破線で示す)。
However, due to the characteristics of the
このとき速度検出ユニット2は、ゼロ重力オフセット値Vzgoが2.5[V]から変動しているにも拘わらず、図3(B)に示すように演算処理ブロック10において加速度検出信号SAから検出加速度αGに換算する際の変換基準電位Vscを変動前のゼロ重力オフセット値Vzgo(すなわち2.5[V])のままとした場合、誤った検出加速度αGに換算することになるため、上述した(7)式により算出する速度Vも誤った値となってしまう。 At this time, the speed detection unit 2 detects from the acceleration detection signal SA in the arithmetic processing block 10 as shown in FIG. 3B, although the zero gravity offset value Vzgo varies from 2.5 [V]. If the conversion reference potential Vsc when converting to the acceleration αG is left as the zero gravity offset value Vzgo (that is, 2.5 [V]) before the change, the conversion reference potential Vsc is converted to an erroneous detection acceleration αG. The speed V calculated by the equation (7) also becomes an incorrect value.
このため速度検出ユニット2は、変動後のゼロ重力オフセット値Vzgoを検出した上で、当該ゼロ重力オフセット値Vzgoに基づいて変換基準電位Vscを更新することにより、加速度センサ11からの加速度検出信号SAを正しい検出加速度αGに換算することが望ましい。
For this reason, the speed detection unit 2 detects the zero gravity offset value Vzgo after the fluctuation, and then updates the conversion reference potential Vsc based on the zero gravity offset value Vzgo, thereby detecting the acceleration detection signal SA from the
ここで、加速度センサ11から出力された加速度検出信号SAを換算した実際の検出加速度αG(以下、これを実検出加速度αGrと呼ぶ)については、加速度センサ11によって本来検出すべき検出加速度αG(以下、これを検出予定加速度αGiと呼ぶ)と、ゼロ重力オフセット値Vzgoの変動分に相当する加速度(以下、これをオフセット加速度αoと呼ぶ)とを用いた次式
Here, the actual detected acceleration αG (hereinafter referred to as the actual detected acceleration αGr) obtained by converting the acceleration detection signal SA output from the
の関係が成立し、これを変形することにより次式 The following equation is established by transforming this relationship:
が得られる。すなわちオフセット加速度αoは、実検出加速度αGrと検出予定加速度αGiとの差分として算出され得ることがわかる。 Is obtained. That is, it can be seen that the offset acceleration αo can be calculated as a difference between the actual detected acceleration αGr and the scheduled detection acceleration αGi.
ここで検出予定加速度αGiについては、上述した(1)式の関係を適用することができるため、(12)式を次式 Here, for the scheduled acceleration αGi, since the relationship of the above-described equation (1) can be applied, the equation (12) is expressed by the following equation:
のように置き換えることができる。 Can be replaced as follows.
また、上述した(2)式を変形することにより次式 Moreover, the following formula can be obtained by modifying the formula (2).
を得ることができる。 Can be obtained.
ここで速度検出ユニット2は、高度変化量Dhについては(8)式に示したように気圧センサ12(図1)から取得した気圧PRを基に算出することができ、また計測時間mtにおける距離Dm及び車両加速度αPについては、上述したように、GPSアンテナ6(図1)によりGPS信号を受信できる場合、移動距離算出部13において位置情報PSを基に当該距離Dmを求め、さらにこれを用いて当該車両加速度αPを算出することができる。
Here, the speed detection unit 2 can calculate the altitude change amount Dh based on the atmospheric pressure PR acquired from the atmospheric pressure sensor 12 (FIG. 1) as shown in the equation (8), and the distance at the measurement time mt. As for Dm and vehicle acceleration αP, as described above, when a GPS signal can be received by the GPS antenna 6 (FIG. 1), the movement
すなわち速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できる場合、上述した(13)式に(14)式を適用することにより得られる次式
In other words, when the GPS signal can be received by the
に実検出加速度αGr、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを代入することにより、オフセット加速度αoを算出することができる。 By substituting the actual detected acceleration αGr, the vehicle acceleration αP, the altitude change Dh, the distance Dm, and the gravitational acceleration g, the offset acceleration αo can be calculated.
このとき速度検出ユニット2は、オフセット加速度αoを換算することにより最新のゼロ重力オフセット値Vzgoを得ることができ、また記憶部18(図1)に記憶させている変換基準電位Vscを当該ゼロ重力オフセット値Vzgoと同一の値に更新することにより、演算処理ブロック10において加速度センサ11からの加速度検出信号SAをゼロ重力オフセット値Vzgoの変動が考慮された正しい検出加速度αGに換算することができる。
At this time, the speed detection unit 2 can obtain the latest zero gravity offset value Vzgo by converting the offset acceleration αo, and the converted reference potential Vsc stored in the storage unit 18 (FIG. 1) is used as the zero gravity. By updating to the same value as the offset value Vzgo, the acceleration detection signal SA from the
ちなみに速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できGPS処理部4から位置情報PSを取得できるときには、(15)式に従いオフセット加速度αoを随時算出して変換基準電位Vscを随時更新し、当該GPS信号を受信できないときには、最新の変換基準電位Vscに基づいた、すなわちゼロ重力オフセット値Vzgoの変動が考慮された正しい検出加速度αGを用いて(7)式に従い速度Vを算出するようになされている。
Incidentally, when the speed detection unit 2 can receive the GPS signal by the
(1−3)速度出力処理
次に、速度検出ユニット2が車両100の速度Vを算出してナビゲーションユニット3へ出力する際の速度出力処理手順について、図4のフローチャートを用いて説明する。
(1-3) Speed Output Processing Next, the speed output processing procedure when the speed detection unit 2 calculates the speed V of the vehicle 100 and outputs it to the
速度検出ユニット2の演算処理ブロック10は、ナビゲーション装置1の電源が投入されると速度出力処理手順RT1を開始してステップSP1へ移る。ステップSP1において演算処理ブロック10は、停車判定部15により車両100が停車状態にあるか否かを判定するために過去15秒間に算出した車速Vにおける分散Vvarを算出し、次のステップSP2へ移る。
When the
ステップSP2において演算処理ブロック10は、停車判定部15によりステップSP1において算出した車速Vの分散Vvarが所定の閾値以下に収まっているか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは分散Vvarが比較的小さくまとまっていることから、車両100が停車状態にある可能性が非常に高いことを表しており、このとき演算処理ブロック10は次のステップSP3へ移る。
In step SP2, the arithmetic processing block 10 determines whether or not the variance Vvar of the vehicle speed V calculated in step SP1 by the
ステップSP3において演算処理ブロック10は、記憶部18に記憶している直前の速度V0をゼロに補正し、次のステップSP4へ移る。
In step SP3, the arithmetic processing block 10 corrects the immediately preceding speed V0 stored in the
一方ステップSP2において否定結果が得られると、このことは車速Vの分散Vvarがある程度大きいために車両100が走行状態にある可能性が高いことを表しており、このとき演算処理ブロック10は直前の速度V0を特に補正せずに次のステップSP4へ移る。 On the other hand, if a negative result is obtained in step SP2, this indicates that there is a high possibility that the vehicle 100 is in a traveling state because the variance Vvar of the vehicle speed V is large to some extent. The process proceeds to the next step SP4 without particularly correcting the speed V0.
ステップSP4において演算処理ブロック10は、GPS処理部4から位置情報PSを取得しているか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことはGPS処理部4から取得できた位置情報PSを基に車両100の速度を算出できることを表しており、このとき演算処理ブロック10は次のサブルーチンSRT1へ移る。
In step SP4, the arithmetic processing block 10 determines whether or not the position information PS is acquired from the
サブルーチンSRT1において演算処理ブロック10は、オフセット算出部17により上述した(15)式に従ってオフセット加速度αoを算出することにより変換基準電位Vscを更新し(詳しくは後述する)、次のステップSP5へ移る。 In the subroutine SRT1, the arithmetic processing block 10 updates the conversion reference potential Vsc by calculating the offset acceleration αo according to the above-described equation (15) by the offset calculation unit 17 (details will be described later), and proceeds to the next step SP5.
ちなみに演算処理ブロック10は、サブルーチンSRT1においてオフセット加速度αoを算出する過程において、位置情報PSを基に現在の速度Vを算出するようになされている。 Incidentally, the arithmetic processing block 10 is configured to calculate the current velocity V based on the position information PS in the process of calculating the offset acceleration αo in the subroutine SRT1.
一方ステップSP4において否定結果が得られると、このことはGPS処理部4から位置情報PSを取得できないために当該位置情報PSを用いずに速度Vを算出する必要があることを表しており、このとき演算処理ブロック10は次のサブルーチンSRT2へ移る。
On the other hand, if a negative result is obtained in step SP4, this means that the position information PS cannot be acquired from the
サブルーチンSRT2において演算処理ブロック10は、速度算出部16により上述した(7)式に従って現在の速度V(速度V1)を算出し(詳しくは後述する)、次のステップSP5へ移る。 In the subroutine SRT2, the arithmetic processing block 10 calculates the current speed V (speed V1) according to the above-described equation (7) by the speed calculation unit 16 (details will be described later), and proceeds to the next step SP5.
ステップSP5において演算処理ブロック10は、速度Vをナビゲーションユニット3へ送出し、次のステップSP6へ移る。
In step SP5, the arithmetic processing block 10 sends the speed V to the
ステップSP6において演算処理ブロック10は、測定時間mtが経過するまで待機した後、再度ステップSP1へ戻り一連の処理を繰り返す。 In step SP6, the arithmetic processing block 10 waits until the measurement time mt elapses, and then returns to step SP1 again to repeat a series of processes.
(1−3−1)オフセット加速度算出処理
次に、演算処理ブロック10がオフセット算出部17によりオフセット加速度αoを算出する際のオフセット加速度算出処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは現在の時刻を時刻t1とし、当該時刻t1よりも測定時間mtだけ以前の時刻を時刻t0とする。
(1-3-1) Offset Acceleration Calculation Processing Next, offset acceleration calculation processing when the calculation processing block 10 calculates the offset acceleration αo by the offset
演算処理ブロック10は、速度出力処理手順RT1(図4)からの呼び出しに応じて、図5に示すオフセット加速度算出サブルーチンSRT1を開始してステップSP11へ移る。ステップSP11において演算処理ブロック10は、加速度センサ11から現在の時刻t1における検出加速度αG1を取得し、気圧センサ12から気圧PR1を取得し、さらにGPS処理部4から位置情報PS1を取得して、次のステップSP12へ移る。
The arithmetic processing block 10 starts the offset acceleration calculation subroutine SRT1 shown in FIG. 5 in response to a call from the speed output processing procedure RT1 (FIG. 4), and proceeds to step SP11. In step SP11, the arithmetic processing block 10 acquires the detected acceleration αG1 at the current time t1 from the
ステップSP12において演算処理ブロック10は、予め記憶部18に記憶させておいた時刻t0における検出加速度αG0、気圧PR0及び位置情報PS0を読み出し、次のステップSP13へ移る。
In step SP12, the arithmetic processing block 10 reads the detected acceleration αG0, the atmospheric pressure PR0, and the position information PS0 at time t0 stored in the
ステップSP13において演算処理ブロック10は、記憶部18に記憶している気圧高度対応テーブルTBLを用いて気圧PR0及びPR1に対応した高度h0及びh1を読み出し、(8)式に従い高度変化量Dhを算出すると、次の高度変化量補正サブルーチンSRT3(図6)へ移る。
In step SP13, the arithmetic processing block 10 reads the altitudes h0 and h1 corresponding to the atmospheric pressures PR0 and PR1 using the atmospheric pressure altitude correspondence table TBL stored in the
演算処理ブロック10は、ステップSP51へ移って高度変化量Dhが(9)式を満たすか否か、すなわち高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けていない可能性が高く、当該高度変化量Dhについて補正を行う必要がないことを表しており、このとき演算処理ブロック10はステップSP54へ移り、サブルーチンSRT3を終了して元のサブルーチンSRT1(図5)へ戻る。 The arithmetic processing block 10 proceeds to step SP51 and determines whether or not the altitude change amount Dh satisfies the expression (9), that is, whether or not the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor. If a positive result is obtained here, this indicates that there is a high possibility that the altitude change amount Dh is not affected by non-altitude factors, and it is not necessary to correct the altitude change amount Dh. Then, the arithmetic processing block 10 moves to step SP54, ends the subroutine SRT3, and returns to the original subroutine SRT1 (FIG. 5).
一方、ステップSP51において否定結果が得られると、このことは高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けている可能性が高く、当該高度変化量Dhについて補正を行うべきであることを表しており、このとき演算処理ブロック10は次のステップSP52へ移る。 On the other hand, if a negative result is obtained in step SP51, this indicates that there is a high possibility that the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor, and that the altitude change amount Dh should be corrected. At this time, the arithmetic processing block 10 proceeds to the next step SP52.
ステップSP52において演算処理ブロック10は、(10)式に従い補正高度変化量Dhcを算出し、次のステップSP53へ移り当該補正高度変化量Dhcを新たな高度変化量Dhとして、次のステップSP54へ移る。 In step SP52, the arithmetic processing block 10 calculates the corrected altitude change amount Dhc according to the equation (10), moves to the next step SP53, and sets the corrected altitude change amount Dhc as a new altitude change amount Dh, and moves to the next step SP54. .
ステップSP54において演算処理ブロック10は、ルーチンRT3を終了して元のサブルーチンSRT1(図5)へ戻り、次のステップSP14へ移る。 In step SP54, the arithmetic processing block 10 ends the routine RT3, returns to the original subroutine SRT1 (FIG. 5), and proceeds to the next step SP14.
ステップSP14において演算処理ブロック10は、距離算出部13により位置情報PS0及びPS1を基に車両100が計測時間mtに移動した距離Dmを算出し、さらに当該距離Dmを基に速度Vを算出してから車両加速度αPを算出して、次のステップSP15へ移る。
In step SP14, the arithmetic processing block 10 calculates the distance Dm that the vehicle 100 has moved in the measurement time mt based on the position information PS0 and PS1 by the
ステップSP15において演算処理ブロック10は、(15)式に従い実検出加速度αGr(この場合は検出加速度αG0)、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを用いてオフセット加速度αoを算出し、次のステップSP16へ移る。 In step SP15, the arithmetic processing block 10 calculates the offset acceleration αo using the actual detected acceleration αGr (in this case, the detected acceleration αG0), the vehicle acceleration αP, the altitude change Dh, the distance Dm, and the gravitational acceleration g according to the equation (15). Then, the process proceeds to the next step SP16.
ステップSP16において演算処理ブロック10は、オフセット加速度αoを電位に換算することによりゼロ重力オフセット値Vzgoを算出し、記憶部18に記憶している変換基準電位Vscを当該ゼロ重力オフセット値Vzgoと同一の値に更新して次のステップSP17へ移る。
In step SP16, the arithmetic processing block 10 calculates the zero gravity offset value Vzgo by converting the offset acceleration αo into a potential, and the conversion reference potential Vsc stored in the
ステップSP17において演算処理ブロック10は、次回オフセット加速度αoを算出するときのために現在の時刻t1における検出加速度αG1、気圧PR1及び位置情報PS1を記憶部18に記憶させ、次のステップSP18へ移ってこのオフセット加速度算出サブルーチンSRT1を終了し、元の速度出力処理手順RT1(図4)へ戻る。
In step SP17, the arithmetic processing block 10 stores the detected acceleration αG1, the atmospheric pressure PR1 and the position information PS1 at the current time t1 in the
(1−3−2)速度算出処理
次に、演算処理ブロック10がGPS処理部4から位置情報PSを取得できないときに速度算出部16により速度Vを算出する際の速度算出処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは現在の時刻を時刻t1とし、当該時刻t1よりも計測時間mtだけ以前の時刻を時刻t0とする。
(1-3-2) Speed Calculation Processing Next, the speed calculation processing when the
演算処理ブロック10は、速度出力処理手順RT1(図4)からの呼び出しに応じて、図7に示す速度算出サブルーチンSRT2を開始してステップSP21へ移る。ステップSP21において演算処理ブロック10は、加速度センサ11から現在の時刻t1における検出加速度αG1を取得すると共に気圧センサ12から気圧PR1を取得して、次のステップSP22へ移る。
In response to the call from the speed output processing procedure RT1 (FIG. 4), the arithmetic processing block 10 starts the speed calculation subroutine SRT2 shown in FIG. 7 and proceeds to step SP21. In step SP21, the arithmetic processing block 10 acquires the detected acceleration αG1 at the current time t1 from the
ステップSP22において演算処理ブロック10は、予め記憶部18に記憶させておいた時刻t0における検出加速度αG0、気圧PR0及び速度V0を読み出し、次のステップSP23へ移る。
In step SP22, the arithmetic processing block 10 reads the detected acceleration αG0, the atmospheric pressure PR0, and the speed V0 at time t0 stored in advance in the
ステップSP23において演算処理ブロック10は、オフセット加速度算出サブルーチンSRT1(図4)のステップSP13と同様、記憶部18に記憶している気圧高度対応テーブルTBLを用いて気圧PR0及びPR1に対応した高度h0及びh1を読み出し、(8)式に従い高度変化量Dhを算出してサブルーチンSRT3(図6)へ移る。
In step SP23, the arithmetic processing block 10 uses the atmospheric pressure altitude correspondence table TBL stored in the
サブルーチンSRT3において演算処理ブロック10は、サブルーチンSRT1の場合と同様に、(9)式を用いて高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定し、受けている場合には(10)式に従い補正高度変化量Dhcを算出して新たな高度変化量Dhとすることにより当該高度変化量Dhを補正した後、元のサブルーチンSRT2(図7)へ戻って次のステップSP24へ移る。 In the subroutine SRT3, as in the subroutine SRT1, the arithmetic processing block 10 determines whether or not the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor using the equation (9). After correcting the altitude change amount Dh by calculating the corrected altitude change amount Dhc according to the equation (10) and setting it as a new altitude change amount Dh, the process returns to the original subroutine SRT2 (FIG. 7) and proceeds to the next step SP24. Move.
ステップSP24において演算処理ブロック10は、(7)式に従い検出加速度αG0、時刻t0における速度V0、高度変化量Dh、計測時間mt及び重力加速度gを用いて現在の時刻t1における速度V1を算出し、次のステップSP25へ移る。 In step SP24, the arithmetic processing block 10 calculates the velocity V1 at the current time t1 using the detected acceleration αG0, the velocity V0 at the time t0, the altitude change Dh, the measurement time mt, and the gravitational acceleration g according to the equation (7). Control goes to the next step SP25.
ステップSP25において演算処理ブロック10は、次回速度Vを算出するときのために現在の時刻t1における検出加速度αG1、気圧PR1及び速度V1を記憶部18に記憶させ、次のステップSP26へ移ってこの速度算出サブルーチンSRT2を終了し、元の速度出力処理手順RT1(図4)へ戻る。
In step SP25, the arithmetic processing block 10 stores the detected acceleration αG1, the atmospheric pressure PR1 and the speed V1 at the current time t1 in the
(1−4)動作及び効果
以上の構成において、速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できる場合、(15)式に実検出加速度αGr、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを代入することにより、オフセット加速度αoを算出する。
(1-4) Operation and Effect In the above configuration, when the speed detection unit 2 can receive a GPS signal by the
従って速度検出ユニット2は、GPS処理部4から位置情報PSを取得できる場合、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、位置情報PSに基づく車両加速度αP、距離Dm、気圧PRに基づく高度変化量Dh及び重力加速度gを用いることにより、オフセット加速度αoを高精度に算出することができる。
Therefore, if the speed detection unit 2 can acquire the position information PS from the
この場合速度検出ユニット2は、検出予定加速度αgiの値を直接得ることはできないものの、(15)式に従い、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、当該位置情報PSに基づく車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを基に得られた検出予定加速度αgi(すなわち(15)式の()内の項)との差分を基に、オフセット加速度αoを高精度に算出することができる。
In this case, although the speed detection unit 2 cannot directly obtain the value of the scheduled detection acceleration αgi, the vehicle based on the actual detection acceleration αGr actually obtained from the
特に速度検出ユニット2は、高度変化量Dhを気圧PRに基づいて算出しているため、当該高度変化量Dhを地図情報等により予め取得しておく必要が無く、高度データの有無に拘わらず検出予定加速度αgiを算出することができ、これによりオフセット加速度αoを算出することができる。 In particular, since the speed detection unit 2 calculates the altitude change amount Dh based on the atmospheric pressure PR, it is not necessary to obtain the altitude change amount Dh in advance using map information or the like, and it can be detected regardless of the presence or absence of altitude data. The scheduled acceleration αgi can be calculated, and thereby the offset acceleration αo can be calculated.
また速度検出ユニット2は、記憶部18に予め記憶させた気圧高度対応テーブルTBLを用いて気圧PRを高度hに換算することができるので、当該気圧PRを用いて所定の演算処理に従い当該高度hを算出する場合と比較して、演算処理量を削減することができる。
Moreover, since the speed detection unit 2 can convert the atmospheric pressure PR into the altitude h using the atmospheric pressure altitude correspondence table TBL stored in the
さらに速度検出ユニット2は、(9)式を用いた判定により高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているとみなした場合には、(10)式に従い補正高度変化量Dhcを算出する。これにより速度検出ユニット2は、(8)式のみでは非高度要因により大きく誤った値となっている可能性が高い高度変化量Dhを、いわば次善の値である補正高度変化量Dhcに補正することができるので、当該高度変化量Dhの値及び当該高度変化量Dhを用いて算出される速度Vの値における誤差の幅を縮めることができる。 Further, when it is determined that the altitude change amount Dh is influenced by the non-altitude factor based on the determination using the equation (9), the speed detection unit 2 calculates the corrected altitude change amount Dhc according to the equation (10). . As a result, the speed detection unit 2 corrects the altitude change amount Dh, which is likely to be a large erroneous value due to a non-altitude factor only by the equation (8), to the corrected altitude change amount Dhc, which is the next best value. Therefore, the range of error in the value of the altitude change amount Dh and the value of the velocity V calculated using the altitude change amount Dh can be reduced.
さらに速度検出ユニット2は、車両の走行中にオフセット加速度αoを算出することができるので、従来の手法で必要であった「水平な場所における静止状態でオフセット加速度を検出する」とった手間が不要となり、当該オフセット加速度αoの算出条件を大幅に緩和することができる。 Furthermore, since the speed detection unit 2 can calculate the offset acceleration αo while the vehicle is traveling, the trouble of “detecting the offset acceleration in a stationary state in a horizontal place”, which was necessary in the conventional method, is unnecessary. Thus, the calculation conditions for the offset acceleration αo can be greatly relaxed.
これにより速度検出ユニット2は、当該オフセット加速度αoを換算して最新のゼロ重力オフセット値Vzgoを得ることができ、当該ゼロ重力オフセット値Vzgoを基に、加速度センサ11の温度特性に影響されることなく、加速度検出信号SAを精度良く検出加速度αGに換算することができる。
Thereby, the speed detection unit 2 can obtain the latest zero gravity offset value Vzgo by converting the offset acceleration αo, and is affected by the temperature characteristics of the
そのうえ速度検出ユニット2は、測定時間mt毎にオフセット加速度αoを算出することができるので、時間の経過と共にナビゲーション装置1の温度が上昇して随時変動する可能性があるオフセット加速度αoを随時更新することができ、常に高精度な検出加速度αgに換算することができる。
In addition, since the speed detection unit 2 can calculate the offset acceleration αo every measurement time mt, the offset acceleration αo that may change as the temperature of the
以上の構成によれば、速度検出ユニット2は、GPS処理部4から位置情報PSを取得できる場合、(15)式に従い、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、位置情報PSに基づく車両加速度αP、距離Dm、気圧PRに基づく高度変化量Dh及び重力加速度gを用いることにより、オフセット加速度αoを高精度に算出することができ、当該オフセット加速度αoを換算したゼロ重力オフセット値Vzgoを基に、加速度検出信号SAを高精度に検出加速度αGに換算することができる。
According to the above configuration, when the speed detection unit 2 can acquire the position information PS from the
(2)第2の実施の形態
(2−1)ナビゲーション装置の構成
図1との対応部分に同一符号を付した図8に示すように、第2の実施の形態におけるナビゲーション装置20は、速度検出ユニット2に代えて速度検出ユニット21が設けられている以外は、ナビゲーション装置1(図1)と同様の構成を有している。
(2) Second Embodiment (2-1) Configuration of Navigation Device As shown in FIG. 8 in which parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, the
速度検出ユニット21は、速度検出ユニット2(図1)における演算処理ブロック10に代えて演算処理ブロック22を有している。演算処理ブロック22は、演算処理ブロック10の構成に加え、ヨーレイトセンサ13から供給される角速度φの補正処理を行う角速度補正部23が設けられている。
The
図2(A)と対応する図9(A)に示すように、車両100が進行方向FWへ向かって水平面HZに対して勾配角度θをなす斜面SLを走行していると仮定する。 As shown in FIG. 9A corresponding to FIG. 2A, it is assumed that the vehicle 100 is traveling on a slope SL having a gradient angle θ with respect to the horizontal plane HZ in the traveling direction FW.
ここでヨーレイトセンサ13により検出する角速度φは、図9(B)に示すように、斜面SL上における当該車両100の仮想的なヨー回転軸YAを中心とした回転角速度を表す。
Here, the angular velocity φ detected by the
この場合、車両100が斜面SLを走行しているため、ヨーレイトセンサ13により検出する角速度φは、実際の車両100の回転角速度がcosθ倍された値となっている。
In this case, since the vehicle 100 is traveling on the slope SL, the angular velocity φ detected by the
そこで演算処理ブロック22の角速度補正部23(図8)は、事前準備として、(8)式に従い算出された高度変化量Dhと、(7)式に従い算出された速度Vを基に得られた移動距離Dmとを用いて、図2(C)に示したように次式 Therefore, the angular velocity correction unit 23 (FIG. 8) of the arithmetic processing block 22 is obtained based on the altitude change Dh calculated according to the equation (8) and the velocity V calculated according to the equation (7) as advance preparation. Using the movement distance Dm, as shown in FIG.
の関係を用いてsinθを算出し、これを用いて一般的な三角関数の性質に基づいた次式 Sin θ is calculated using the relationship of the following, and using this, the following equation based on the properties of a general trigonometric function:
によりcosθを算出する。 To calculate cos θ.
次に角速度補正部23は、このcosθを用いて次式
Next, the angular
により図9(B)に示すような補正角速度φcを算出して、これを(7)式を基に算出された速度Vと共にナビゲーションユニット3へ送出する。
9B, a corrected angular velocity φc as shown in FIG. 9B is calculated and sent to the
これに応じてナビゲーションユニット3は、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できずGPS処理部4から位置情報PSを取得できない場合、GPS信号速度Vと補正角速度φcとを基に、直前の車両100の位置から現在の車両100の推定位置を算出する、いわゆるデッドレコニング(推測航法)を行うようになされている。
In response to this, the
このときナビゲーションユニット3は、車両100が斜面SLを走行中でありヨーレイトセンサ13により検出した角速度φが当該車両100の本来の角速度と異なっていたとしても、当該角速度φではなく当該斜面SLの勾配角度θに応じて補正された補正角速度φcを用いることにより、当該車両100の推定位置を高精度に算出することができる。
At this time, even if the vehicle 100 is traveling on the slope SL and the angular velocity φ detected by the
これによりナビゲーション装置1は、位置情報PSに基づいた正確な現在位置を認識できなかったとしても、GPS信号速度V及び補正角速度φcに基づいた高精度な推定位置を表示画面の地図上に表示することができ、車両100の推定位置をユーザに視認させることができる。
Thereby, even if the
(2−2)速度出力処理手順
次に、速度検出ユニット21が車両100の速度Vを算出してナビゲーションユニット3へ出力する際の速度出力処理手順について、図4との対応部分に同一符号を付した図10のフローチャートを用いて説明する。
(2-2) Speed Output Processing Procedure Next, with respect to the speed output processing procedure when the
速度検出ユニット21の演算処理ブロック22は、ナビゲーション装置20の電源が投入されると速度出力処理手順RT2を開始してステップSP1へ移る。なお、この速度出力処理手順RT2において、ステップSP1、SP2、SP3、SP4、サブルーチンSRT1、SRT2及びSRT3については、速度出力処理手順RT1(図4)の場合と同様であるため、その説明は省略する。
When the
演算処理ブロック22は、サブルーチンSRT2を終了した後、次のステップSP31へ移る。ステップSP31において演算処理ブロック22は、(8)式に従い算出された高度変化量Dhと、(7)式に従い算出された速度Vを基に得られた移動距離Dmとを用いて(16)式に従いsinθを算出し、これを基に(17)式に従いcosθを算出して次のステップSP32へ移る。 After completing the subroutine SRT2, the arithmetic processing block 22 proceeds to the next step SP31. In step SP31, the arithmetic processing block 22 uses the height change amount Dh calculated according to the equation (8) and the movement distance Dm obtained based on the speed V calculated according to the equation (7). Sin θ is calculated according to the above, and based on this, cos θ is calculated according to the equation (17), and the process proceeds to the next step SP32.
ステップSP32において演算処理ブロック22は、(18)式に従い角速度φを補正した補正角速度φcを算出し、次のステップSP33へ移る。 In step SP32, the arithmetic processing block 22 calculates a corrected angular velocity φc obtained by correcting the angular velocity φ according to the equation (18), and proceeds to the next step SP33.
一方、演算処理ブロック22は、サブルーチンSRT1を終了すると次のステップSP33へ移る。 On the other hand, the arithmetic processing block 22 moves to the next step SP33 after completing the subroutine SRT1.
ステップSP33において演算処理ブロック22は、速度V及び補正角速度φcをナビゲーションユニット3へ送出し、次のステップSP6へ移る。
In step SP33, the arithmetic processing block 22 sends the velocity V and the corrected angular velocity φc to the
ステップSP6において演算処理ブロック10は、速度出力処理手順RT1(図4)の場合と同様、計測時間mtが経過するまで待機した後、再度ステップSP1へ戻り一連の処理を繰り返す。 In step SP6, as in the case of the speed output processing procedure RT1 (FIG. 4), the arithmetic processing block 10 waits until the measurement time mt elapses, and then returns to step SP1 and repeats a series of processing.
(2−3)動作及び効果
以上の構成において、速度検出ユニット21は、第1の実施の形態における速度検出ユニット2と同様に、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できる場合、(15)式に実検出加速度αGr、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを代入することにより、オフセット加速度αoを算出する。
(2-3) Operation and Effect In the above configuration, the
従って速度検出ユニット21は、速度検出ユニット2と同様に、GPS処理部4から位置情報PSを取得できる場合、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、位置情報PSに基づく車両加速度αP、距離Dm、気圧PRに基づく高度変化量Dh及び重力加速度gを用いることにより、オフセット加速度αoを高精度に算出することができる。
Therefore, as in the case of the speed detection unit 2, when the
また速度検出ユニット21は、GPS処理部4から位置情報PSを取得できない場合、(7)式に従って勾配角度θの影響を受けることなく速度Vを算出すると共に、(18)式に従い勾配角度θに応じて角速度φを補正角速度φcに補正することにより、当該勾配角度θに起因する誤差を除去することができる。
Further, when the position information PS cannot be acquired from the
このとき速度検出ユニット21は、オフセット加速度αoを随時更新できるので、車両100の走行中に突然トンネル内に入ったりビルの陰に隠れるなどしてGPS処理部4から位置情報PSを取得できなくなった場合であっても、最新のオフセット加速度αoを基に算出された速度V及び補正角速度φcを用いることにより、高精度なデッドレコニング(推測航法)を実現することができる。
At this time, since the
以上の構成によれば、速度検出ユニット21は、速度検出ユニット2と同様、GPS処理部4から位置情報PSを取得できる場合、(15)式に従い、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、位置情報PSに基づく車両加速度αP、距離Dm、気圧PRに基づく高度変化量Dh及び重力加速度gを用いることにより、オフセット加速度αoを高精度に算出することができ、当該オフセット加速度αoを換算したゼロ重力オフセット値Vzgoを基に、加速度検出信号SAを高精度に検出加速度αGに換算することができる。
According to the above configuration, the
(3)他の実施の形態
なお上述した実施の形態においては、GPS処理部4から供給される位置情報PSを基に車両加速度αPを算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば車両100から速度に応じた周期のパルス信号でなる車速パルス信号を取得し、これを基に当該車両加速度αPを算出するようにしても良い。
(3) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the vehicle acceleration αP is calculated based on the position information PS supplied from the
また上述した実施の形態においては、速度Vの分散Vvarを基に車両100の停車状態を判定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば角速度φの分散φvarを算出し、当該分散φvarを基に当該車両100の停車状態を判定するようにしても良い。 In the above-described embodiment, the case where the stop state of the vehicle 100 is determined based on the variance Vvar of the speed V has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the variance φvar of the angular velocity φ is calculated. Then, the stop state of the vehicle 100 may be determined based on the variance φvar.
さらに上述した実施の形態においては、オフセット加速度算出サブルーチンSRT1(図5)のステップSP15において時刻t0における検出加速度αG0を用いてオフセット加速度α0を算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば時刻t1における検出加速度αG1を用いたり、或いは検出加速度αG0と検出加速度αG1との平均値を用いる等して当該オフセット加速度α0を算出するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the offset acceleration α0 is calculated using the detected acceleration αG0 at time t0 in step SP15 of the offset acceleration calculation subroutine SRT1 (FIG. 5) has been described. For example, the offset acceleration α0 may be calculated by using, for example, the detected acceleration αG1 at the time t1 or using the average value of the detected acceleration αG0 and the detected acceleration αG1.
さらに上述した実施の形態においては、周囲の気圧PRの変化量を基に高度変化量Dhを算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば垂直方向の加速度を検出する垂直加速度センサを設け、当該垂直加速度センサによる検出値を高度変化量に換算するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, the case where the altitude change amount Dh is calculated based on the change amount of the ambient pressure PR has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, acceleration in the vertical direction is detected. It is also possible to provide a vertical acceleration sensor that converts the detected value by the vertical acceleration sensor into an altitude change amount.
さらに上述の実施の形態においては、記憶部18に予め記憶された気圧高度対応テーブルTBLに従い気圧PRから高度hに換算するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば次式
Further, in the above-described embodiment, the case where the pressure PR is converted to the height h according to the pressure altitude correspondence table TBL stored in advance in the
に従って気圧PRを基に高度hを算出するようにしても良い。ここでtZは高度h=0[m]における気温であり、PRZは高度h=0[m]における気圧を表す。 Accordingly, the altitude h may be calculated based on the atmospheric pressure PR. Here, t Z is the temperature at an altitude h = 0 [m], and PR Z represents the atmospheric pressure at an altitude h = 0 [m].
これにより、演算処理量が増加するものの、高度hの算出精度を向上させることができる。 Thereby, although the amount of calculation processing increases, the calculation accuracy of the altitude h can be improved.
さらにこの場合、(19)式をグラフ化した図11に示すように、比較的高度が低い部分ARでは特性曲線Qを近似直線ALのように近似することができるので、車両100の現在位置における高度が比較的低いことがわかっている場合、近似直線ALを表す次式 Further, in this case, as shown in FIG. 11 in which the equation (19) is graphed, the characteristic curve Q can be approximated as an approximate straight line AL in the portion AR having a relatively low altitude. If the altitude is known to be relatively low, the following formula represents the approximate straight line AL
に従い高度変化量Dhを近似的に算出するようにしても良い。これにより、(19)式の演算を行う場合と比較して、演算処理ブロック10及び22における演算処理を簡略化することができる。 Accordingly, the altitude change amount Dh may be calculated approximately. Thereby, the arithmetic processing in the arithmetic processing blocks 10 and 22 can be simplified as compared with the case of performing the arithmetic operation of the equation (19).
さらに上述した実施の形態においては、(9)式が成立せず高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けていると判定された際、(10)式により算出される補正高度変化量Dhcを新たな高度変化量Dhとするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば前回の高度変化量Dhをそのまま新たな高度変化量Dhとするようにし、又は前々回の高度変化量Dhと前回の高度変化量Dhとを基に今回の高度変化量Dhの予測値を算出してこれを新たな高度変化量Dhとする等、他の手法により新たな高度変化量Dhを算出するようにしても良い。 Further, in the above-described embodiment, when it is determined that equation (9) is not satisfied and the altitude change amount Dh is affected by the non-altitude factor, the corrected altitude change amount Dhc calculated by equation (10) is used. However, the present invention is not limited to this. For example, the previous altitude change amount Dh is used as it is as the new altitude change amount Dh, or the previous altitude change amount Dh. Based on the change amount Dh and the previous height change amount Dh, a predicted value of the current height change amount Dh is calculated and used as a new height change amount Dh. It may be calculated.
さらに上述した実施の形態においては、(8)式により算出した高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを、最大勾配角度θmaxを用いた(9)式により判定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば高度変化量Dhの取り得る最大値として最大高度変化量Dhmaxを規定しておき、高度変化量Dhの絶対値と最大高度変化量Dhmaxとの比較結果を基に、高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定するようにしても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, whether or not the altitude change amount Dh calculated by the equation (8) is influenced by a non-altitude factor is determined by the equation (9) using the maximum gradient angle θmax. Although the present invention is not limited to this, for example, the maximum altitude change amount Dhmax is defined as the maximum value that the altitude change amount Dh can take, and the absolute value of the altitude change amount Dh and the maximum altitude change amount Dhmax are defined. Whether or not the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor may be determined based on the comparison result.
ここで高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けていると判定された場合には、最大高度変化量Dhmaxを新たな高度変化量Dhとして、以降の処理を行うようにすれば良い。 If it is determined that the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor, the maximum altitude change amount Dhmax is set as the new altitude change amount Dh, and the subsequent processing may be performed.
また、単位時間当たりの勾配角度θの変化量として勾配変化率λを規定し、当該勾配変化率λを用いて高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定するようにしても良い。 Further, the gradient change rate λ is defined as the change amount of the gradient angle θ per unit time, and it is determined whether or not the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor using the gradient change rate λ. May be.
例えば、車両100の通常走行時における勾配変化率λの取り得る最大値として、最大勾配変化率λmaxを設定しておく。速度検出ユニット2は、図2(C)に示した関係から得られる次式 For example, the maximum gradient change rate λmax is set as the maximum value that the gradient change rate λ can take when the vehicle 100 is traveling normally. The speed detection unit 2 is obtained from the relationship shown in FIG.
に従って直前の時刻t0における高度変化量Dh及び距離Dmを用いて直前の勾配角度θ0を算出し、次式 Is used to calculate the immediately preceding gradient angle θ0 using the altitude change amount Dh and the distance Dm at the immediately preceding time t0.
が共に成立するか否かを基に、高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定するようにしても良い。 It may be determined whether or not the altitude change amount Dh is influenced by a non-altitude factor based on whether or not both hold.
ここで、(22a)式又は(22b)式が満たされず高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けていると判定された場合には、次式 Here, when it is determined that the expression (22a) or (22b) is not satisfied and the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor, the following expression
に従い補正高度変化量Dhc2を算出し、これを新たな高度変化量Dhとすれば良い。 Accordingly, the corrected altitude change amount Dhc2 may be calculated and used as a new altitude change amount Dh.
さらには、車両100の縦方向に加えられる加速度成分(いわゆる縦G、以下これを縦加速度αvと呼ぶ)を用いて高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定するようにしても良い。 Further, it is determined whether or not the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor using an acceleration component (so-called longitudinal G, hereinafter referred to as longitudinal acceleration αv) applied in the longitudinal direction of the vehicle 100. Anyway.
一般的な物理の法則に従い、縦加速度αvと勾配変化率λとの間には、次式 According to the general law of physics, between the longitudinal acceleration αv and the gradient change rate λ
の関係が成立する。そこで、車両100の通常走行時における縦加速度αvの取り得る最大値として最大縦加速度αvmaxを設定しておき、速度検出ユニット2において、(22)式に(24)式を当てはめることにより得られる次式 The relationship is established. Therefore, the maximum vertical acceleration αvmax is set as the maximum value that the vertical acceleration αv can take during normal travel of the vehicle 100, and the following is obtained by applying the equation (24) to the equation (22) in the speed detection unit 2. formula
が共に成立するか否かを基に、高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けているか否かを判定するようにしても良い。 It may be determined whether or not the altitude change amount Dh is influenced by a non-altitude factor based on whether or not both hold.
ここで、(25a)式又は(25b)式が満たされず高度変化量Dhが非高度要因の影響を受けていると判定された場合には、次式 Here, when it is determined that the expression (25a) or (25b) is not satisfied and the altitude change amount Dh is affected by a non-altitude factor, the following expression
に従い補正高度変化量Dhc3を算出し、これを新たな高度変化量Dhとすれば良い。 Accordingly, the corrected altitude change amount Dhc3 may be calculated and used as a new altitude change amount Dh.
さらに上述した実施の形態においては、GPSアンテナ6により受信したGPS信号を基にGPS処理部4により位置信号PSを生成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば準天頂衛星システム、グローナス(GLONASS:Global Navigation Satellite System)やガリレオ(GALILEO)等の種々の衛星測位システムを利用し、それぞれの測位信号を受信して測位処理を行い位置信号PSを生成するようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the position signal PS is generated by the
さらに上述した実施の形態においては、車両100に搭載されるナビゲーション装置1及び20に本発明を適用するようにした場合について述べたが、これに限らず、例えば携帯型のナビゲーション装置や、GPS受信機能を有するPDA、携帯電話機、パーソナルコンピュータ等、車速パルス信号又はこれに類する信号を利用せずにナビゲーション機能を実現する種々の電子機器に本発明を適用するようにしても良い。この場合、当該電子機器は車両100に限らず、船舶や航空機等に搭載されても良く、或いは単独で用いられても良い。
Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the
さらに上述の実施の形態においては、加速度センサとしての加速度センサ11と、検出予定加速度算出手段としての演算処理ブロック10と、オフセット算出手段としてのオフセット算出部18とによって加速度センサのオフセット検出装置としての速度検出ユニット2及び21を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の回路構成でなる加速度センサと、検出予定加速度算出手段と、オフセット算出手段とによって加速度センサのオフセット検出装置を構成するようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
本発明は、加速度センサを有する種々のナビゲーション装置でも利用できる。 The present invention can also be used in various navigation devices having an acceleration sensor.
1、20……ナビゲーション装置、2、21……速度検出ユニット、3……ナビゲーションユニット、4……GPS処理部、10、22……演算処理ブロック、11……加速度センサ、12……気圧センサ、13……ヨーレイトセンサ、15……高度変化量算出部、16……停車判定部、17……速度算出部、19……記憶部、V……速度、αG……検出加速度、αP……車両加速度、gf……重力加速度成分、Dh……高度変化量、Dm……距離、mt……計測時間。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出手段と、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出手段と
を具えることを特徴とする加速度センサのオフセット検出装置。 An acceleration sensor that acquires an actual detection acceleration corresponding to a result of adding an offset variation to an acceleration in a traveling direction of a predetermined moving body;
A predetermined detection acceleration calculating means for calculating a predetermined detection acceleration that the acceleration sensor should inherently detect correctly;
Offset calculating means for calculating the amount of offset fluctuation in which the actual detected acceleration varies from the detected acceleration based on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration. An acceleration sensor offset detection device.
上記移動体の加速度そのものを表す移動体加速度と上記移動体に作用する重力加速度の上記進行方向成分とをそれぞれ算出して加算することにより上記検出予定加速度を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 The above-mentioned detection acceleration calculation means is
2. The detection-target acceleration is calculated by calculating and adding a moving body acceleration representing the acceleration of the moving body and a traveling direction component of a gravitational acceleration acting on the moving body, respectively. The offset detection apparatus of the acceleration sensor as described in 2.
所定計測期間における上記移動体の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
を具え、
上記検出予定加速度算出手段は、
上記気圧センサにより検出した気圧を基に上記計測期間における上記移動体の高度変化量を算出し、当該高度変化量に対する上記移動距離の比と重力加速度定数とを用いて上記重力加速度の上記進行方向成分を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 An atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure;
A moving distance calculating means for calculating a moving distance of the moving body in a predetermined measurement period;
With
The above-mentioned detection acceleration calculation means is
Based on the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor, the altitude change amount of the moving body in the measurement period is calculated, and the traveling direction of the gravitational acceleration is calculated using the ratio of the moving distance to the altitude change amount and the gravitational acceleration constant. The component is calculated. The acceleration sensor offset detection apparatus according to claim 2.
上記高度変化量が所定の高度変化範囲内に収まっていない場合、上記高度変化量を当該高度変化範囲内に収めるよう補正する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 The above-mentioned detection acceleration calculation means is
The acceleration sensor offset detection device according to claim 3, wherein when the altitude change amount is not within a predetermined altitude change range, the altitude change amount is corrected to be within the altitude change range.
上記高度変化量から得られる勾配角度の最大値である最大勾配角度を基に、上記高度変化量が上記高度変化範囲内であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 The above-mentioned detection acceleration calculation means is
The determination as to whether or not the altitude change amount is within the altitude change range based on a maximum gradient angle that is a maximum value of the gradient angle obtained from the altitude change amount. Offset detection device for acceleration sensor.
上記高度変化量から得られる勾配角度の単位時間当たりにおける勾配変化率の最大値である最大勾配変化率を基に、上記高度変化量が上記高度変化範囲内であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 The above-mentioned detection acceleration calculation means is
It is determined whether the altitude change amount is within the altitude change range based on the maximum gradient change rate that is the maximum value of the gradient change rate per unit time of the gradient angle obtained from the altitude change amount. The apparatus for detecting an offset of an acceleration sensor according to claim 3.
所定の衛星測位信号受信測位手段により取得した位置情報又は速度情報を用いて上記移動距離を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 The moving distance calculation means is
The apparatus for detecting an offset of an acceleration sensor according to claim 2, wherein the moving distance is calculated using position information or velocity information acquired by a predetermined satellite positioning signal receiving positioning means.
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出ステップと、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出ステップと
を具えることを特徴とする加速度センサのオフセット検出方法。 A detected acceleration acquisition step of acquiring an actual detected acceleration corresponding to a result obtained by adding an offset variation to an acceleration in a traveling direction of a predetermined moving body by an acceleration sensor;
A planned detection acceleration calculating step for calculating a predetermined detection acceleration that the acceleration sensor should detect accurately;
And an offset calculating step for calculating the offset fluctuation amount in which the actual detected acceleration varies from the planned detected acceleration based on the difference between the actual detected acceleration and the planned detected acceleration. Acceleration sensor offset detection method.
所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を加速度センサにより取得する検出加速度取得ステップと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出ステップと、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出ステップと
を実行させることを特徴とする加速度センサのオフセット検出プログラム。 For the acceleration sensor offset detector,
A detected acceleration acquisition step of acquiring an actual detected acceleration corresponding to a result obtained by adding an offset variation to an acceleration in a traveling direction of a predetermined moving body by an acceleration sensor;
A scheduled detection acceleration calculation step for calculating a scheduled detection acceleration that the acceleration sensor should originally detect correctly;
An offset calculating step for calculating the offset fluctuation amount in which the actual detected acceleration fluctuates from the detected planned acceleration based on the difference between the actual detected acceleration and the planned detected acceleration, based on the characteristics of the acceleration sensor. Acceleration sensor offset detection program.
所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を取得する加速度センサと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出手段と、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出手段と、
上記オフセット算出手段により算出された上記オフセット変動分を用いて上記加速度を算出し、当該加速度を用いて算出した上記移動体の速度を基に上記移動体の位置に関する情報を提示する情報提示手段と
を具えることを特徴とするナビゲーション装置。 Current position calculating means for receiving a positioning signal from a predetermined satellite positioning system and calculating a current position of a predetermined moving body;
An acceleration sensor that acquires an actual detection acceleration corresponding to a result of adding an offset variation to an acceleration in a traveling direction of a predetermined moving body;
A predetermined detection acceleration calculating means for calculating a predetermined detection acceleration that the acceleration sensor should inherently detect correctly;
Based on the difference between the actual detected acceleration and the scheduled detection acceleration, an offset calculating means for calculating the offset fluctuation amount in which the actual detected acceleration varies from the detected scheduled acceleration due to the characteristics of the acceleration sensor;
Information presenting means for calculating the acceleration using the offset fluctuation calculated by the offset calculating means, and presenting information on the position of the moving body based on the speed of the moving body calculated using the acceleration; A navigation device characterized by comprising:
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